[發(fā)明專利]一種高電壓的鋰離子電池非水電解液及制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110392188.5
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102403535A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭營軍;田光耀;路伯倩;張瑞東;楊鳳娟
• 申請（專利權(quán)）人: 香河昆侖化學(xué)制品有限公司
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/0567
• 代理公司: 北京明和龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11281
• 代理人: 吳鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池非水電解液，具體說是一種高電壓的鋰離子電池非水電解液，屬電池材料領(lǐng)域。

本發(fā)明還涉及該鋰離子電池電解液的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為新一代綠色高效電池，由于具有高電壓、高能量密度、長循環(huán)壽命、輕重量、無記憶效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于移動手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子設(shè)備中，但隨著便攜設(shè)備的高性能化和多功能化的快速發(fā)展，對鋰離子電池的容量及能量密度提出了更高的要求。

提高鋰離子工作電壓被認(rèn)為是提高其能量密度最有效的一種方法。據(jù)報(bào)道，高電壓正極材料有LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiCoPO₄、LiNiPO₄、Li₃V₂PO₄，其充電電壓平臺已接近或高于5Vvs.Li⁺/Li，但是缺乏與之匹配的電解液，目前常規(guī)電解液一般采用將電解質(zhì)鋰鹽溶解于非水性有機(jī)溶劑，通常選擇環(huán)狀碳酸酯和線狀碳酸酯中形成的非水電解液，在電壓達(dá)到4.5Vvs.Li⁺/Li時(shí)該電解液將在正極表面發(fā)生氧化分解反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池發(fā)生氣脹、循環(huán)性能惡化的現(xiàn)象。

在提高電池容量方面，除了在有限的電池體積內(nèi)填入更多的活性物質(zhì)外，提高電池充電電壓，從而擴(kuò)大了正極活性物質(zhì)的充電深度，更充分的擴(kuò)大正極活性物質(zhì)的利用率也是一種很好的方法。因此亟待研究適應(yīng)于高電壓的鋰離子電池非水電解液。

砜基電解液具有較高的氧化穩(wěn)定性，Xiaoguang?Sun[Electrochemistry?Communications?11、2009?1418-1421]研究發(fā)現(xiàn)，使用純砜基電解液的鋰離子電池具有高的穩(wěn)定電位，但循環(huán)性能較差，通過加入VC添加劑電池的循環(huán)性能得到較大改善。A.Abouimrane[Electrochemistry?Communications?11?、2009?1073-1076]認(rèn)為單純砜基電解液不能滿足對電池隔膜的浸潤，其采用砜類和碳酸酯類混合的鋰離子電池電解液體系在低電壓范圍內(nèi)具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，但作者沒檢測該電解液在高電壓區(qū)的性能。

在以往的研究中，提出過各種旨在解決電池高電壓下的循環(huán)性能下降和安全性能降低的問題。有機(jī)氟代化合物具有較高的閃點(diǎn)，同時(shí)氟取代氫原子后，降低了分子的含氫量，從而降低了溶劑的可燃性。柳田勝功等人公開了非水溶劑中含有氟代環(huán)狀碳酸酯的電解液，正極活性物質(zhì)含有初次充電時(shí)放出氧的含鋰過渡金屬氧化物的二次電池4.5Vvs.Li⁺/Li高電壓下具有良好的循環(huán)性，見CN?101841066?A；松本浩友級等人公開了以碳酸亞乙酯和氟代碳酸亞乙酯作為非水電解液溶劑及正極表面附著稀土元素化合物微粒的鋰離子電池，該電池在4.5Vvs.Li⁺/Li高電壓及高溫下可以抑制殘存容量和恢復(fù)容量的減小，見CN?102035023?A。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的正是為了克服上述己有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足而提供一種具有良好的循環(huán)性能和安全性能的高電壓的鋰離子電池非水電解液，從而可解決對電池高能量密度化日益高漲的需求。

本發(fā)明還提供該鋰離子電池的非水電解液的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種高電壓的鋰離子電池非水電解液，由下述重量百分比的原料組成：

?????????????混合鋰鹽10～18％、非水有機(jī)溶劑80～87％和添加劑2～5％組成：

所述混合鋰鹽選自六氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰或高氯酸鋰中的兩種或兩種以上的混合物；??

?所述的非水有機(jī)溶劑選自砜的化合物、鹵代環(huán)狀碳酸酯和碳酸酯，其重量比例為1:1:2，其中砜的化合物選自乙基甲基砜、環(huán)丁砜、氟代環(huán)丁砜、正丁砜、甲氧基甲基砜、乙基乙烯基砜或乙基甲氧乙基砜中的一種或兩種或兩種以上的混合物；鹵代環(huán)狀碳酸酯選自氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯或氯代碳酸丙烯酯中的一種或兩種或兩種以上的混合物；碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的一種或兩種或兩種以上的混合物；

所述添加劑組可以選自1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、碳酸亞乙烯酯、丁二腈、己二腈、噻吩或丁二酸酐中的一種或兩種或兩種以上的混合物。